لعدة قرون ، كان الفلكيون يراقبون سطح كوكب المشتري ويدهشهم مظهره. تعمقت الغموض فقط عندما ، في عام 1995 ، جاليليو وصلت المركبة الفضائية إلى المشتري وبدأت في دراسة الغلاف الجوي بعمق. منذ ذلك الوقت ، حير الفلكيون حول نطاقاته الملونة وتساءلوا عما إذا كانت مجرد ظاهرة سطحية ، أو شيء أعمق.
بفضل جونو المركبة الفضائية ، التي تدور حول المشتري منذ يوليو من عام 2016 ، أصبح العلماء الآن أقرب كثيرًا إلى الإجابة على هذا السؤال. في الأسبوع الماضي ، تم نشر ثلاث دراسات جديدة بناء على جونو البيانات التي قدمت نتائج جديدة حول المجال المغناطيسي للمشتري ، ودوره الداخلي ، ومدى عمق أحزمةه. تعمل كل هذه النتائج على مراجعة رأي العلماء في الغلاف الجوي لكوكب المشتري وطبقاته الداخلية.
كانت الدراسات تحمل عنوان "قياس مجال الجاذبية غير المتناظر لكوكب المشتري" و "التيارات الجوية النفاثة للمشتري تمتد بعمق آلاف الكيلومترات" و "قمع الدوران التفاضلي في عمق المشتري الداخلي" ، وقد نُشرت جميعها في طبيعة في 7 مارس 2018. قاد الدراسات البروفيسور لوتشيانو إيس من جامعة سابينزا في روما ، والثانية من قبل البروفيسور يوهي كاسبي والدكتور إيلي جالانتي من معهد وايزمان للعلوم ، والثالثة من قبل البروفيسور تريستان جيلو من مرصد لا كوت دازور.
قاد جهود البحث البروفيسو كاسبي والدكتور جالانتي ، بالإضافة إلى كونهما المؤلفين الرئيسيين في الدراسة الثانية ، كانا مؤلفين مشاركين في الاثنين الآخرين. كان الزوج يستعد لهذا التحليل حتى من قبل جونو تم إطلاقه في عام 2011 ، وخلال هذه الفترة قاموا ببناء أدوات رياضية لتحليل بيانات مجال الجاذبية والحصول على فهم أفضل لجو المشتري وديناميكياته.
استندت الدراسات الثلاث على البيانات التي جمعتها جونو لأنه يمر من أحد أقطاب المشتري إلى الآخر كل 53 يومًا - وهي مناورة تُعرف باسم "الحضيض". مع كل تمريرة ، استخدم المسبار مجموعة أدواته المتقدمة للنظير تحت طبقات سطح الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، تم قياس الموجات الراديوية المنبعثة من المسبار لتحديد كيفية تحولها بواسطة مجال الجاذبية للكوكب مع كل مدار.
كما فهم الفلكيون لبعض الوقت ، تتدفق طائرات المشتري في نطاقات من الشرق إلى الغرب ومن الغرب إلى الشرق. في هذه العملية ، يعطلون التوزيع المتساوي للكتلة على الكوكب. من خلال قياس التغيرات في مجال الجاذبية على الكوكب (وبالتالي هذا الخلل الجماعي) ، تمكنت الأدوات التحليلية للدكتور كاسبي والدكتور جالانتي من حساب مدى عمق العواصف تحت السطح وما هي ديناميكياته الداخلية.
قبل كل شيء ، توقع الفريق العثور على حالات شاذة بسبب الطريقة التي ينحرف بها الكوكب عن كونه مجالًا مثاليًا - وهو ما يرجع إلى الكيفية التي يسحق بها دورانه السريع قليلاً. ومع ذلك ، فقد بحثوا أيضًا عن حالات شاذة إضافية يمكن تفسيرها بسبب وجود رياح قوية في الغلاف الجوي.
في الدراسة الأولى ، استخدم د. آيس وزملاؤه تتبع دوبلر الدقيق لـ جونو المركبة الفضائية لإجراء قياسات لتوافقيات جاذبية المشتري - سواء كانت زوجية أو فردية. ما حددوه هو أن المجال المغناطيسي للمشتري غير متماثل بين الشمال والجنوب ، مما يدل على التدفقات الداخلية في الغلاف الجوي.
تمت متابعة تحليل عدم التماثل هذا في الدراسة الثانية ، حيث استخدم الدكتور كاسبي ، والدكتور جالانتي وزملاؤهم الاختلافات في مجال الجاذبية على الكوكب لحساب عمق تيارات المشتري من الشرق إلى الغرب. من خلال قياس كيفية تسبب هذه الطائرات في حدوث خلل في مجال جاذبية المشتري ، وحتى تمزيق كتلة الكوكب ، استنتجوا أنها تمتد إلى عمق 3000 كم (1864 ميل).
من كل هذا ، أجرى البروفيسور غيلوت وزملاؤه الدراسة الثالثة ، حيث استخدموا النتائج السابقة حول مجال الجاذبية والتيارات النفاثة للكوكب وقارنوا النتائج بتنبؤات النماذج الداخلية. من هذا ، قرروا أن الجزء الداخلي من الكوكب يدور تقريبًا مثل الجسم الصلب وأن الدوران التفاضلي ينخفض إلى أبعد.
بالإضافة إلى ذلك ، وجدوا أن مناطق تدفق الغلاف الجوي امتدت إلى ما بين 2000 كم (1243 ميل) و 3500 كم (2175 ميل) بعمق ، وهو ما يتفق مع القيود التي تم الحصول عليها من التوافقيات الجاذبية الفردية. يتوافق هذا العمق أيضًا مع النقطة التي تصبح فيها الموصلية الكهربائية كبيرة بما يكفي بحيث يمنع السحب المغناطيسي الدوران التفاضلي.
بناءً على النتائج التي توصلوا إليها ، حسب الفريق أيضًا أن الغلاف الجوي للمشتري يشكل 1٪ من إجمالي كتلته. للمقارنة ، الغلاف الجوي للأرض هو أقل من مليون جزء من كتلته الكلية. ومع ذلك ، كما أوضح الدكتور كاسبي في بيان صحفي لمعهد وايزمان ، كان ذلك مفاجئًا إلى حد ما:
"هذا أكثر بكثير مما ظن أي شخص وأكثر مما عرف من الكواكب الأخرى في النظام الشمسي. هذه في الأساس كتلة تساوي ثلاث كواكب تتحرك بسرعة عشرات الأمتار في الثانية ".
في النهاية ، ألقت هذه الدراسات ضوءًا جديدًا على ديناميكيات الغلاف الجوي والهيكل الداخلي للمشتري. في الوقت الحاضر ، يبقى موضوع ما يكمن في جوهر المشتري دون حل. لكن الباحثين يأملون في تحليل المزيد من القياسات التي قام بها جونو لمعرفة ما إذا كان للمشتري نواة صلبة و (إذا كان الأمر كذلك) لتحديد كتلته. وهذا بدوره سيساعد علماء الفلك على تعلم الكثير عن تاريخ وتكوين النظام الشمسي.
بالإضافة إلى ذلك ، يتطلع Kaspi و Galanti إلى استخدام بعض الأساليب نفسها التي طوروها لتمييز تدفقات الطائرات النفاثة للتعامل مع الميزة الأكثر شهرة - المشتري الأحمر الرائع. بالإضافة إلى تحديد مدى عمق هذه العاصفة ، يأملون أيضًا في معرفة سبب استمرار هذه العاصفة لقرون عديدة ، ولماذا كانت تتقلص بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة.
من المتوقع أن تنتهي مهمة جونو في يوليو من عام 2018. وبصرف النظر عن أي تمديدات ، سيجري المسبار ديتوراً متحكمًا به في جو المشتري بعد إجراء perijove 14. ومع ذلك ، حتى بعد انتهاء المهمة ، سيقوم العلماء بتحليل البيانات التي جمعتها للسنوات القادمة. ما سيكشفه هذا عن أكبر كوكب في النظام الشمسي سيقطع شوطًا كبيرًا نحو إبلاغ فهم النظام الشمسي.
